Diferentes tipos de equilibrio iónico. Wendy Gisella Aguilar Imitola, Cristian Camilo Aristizabal Soto, Alvaro Javier Manosalva Angarita, Brando Jesus Almanza Ospino. niversidad del Atl!nti"o Ingenier#a $u#mi"a. %e"&a de entrega' ()*+(*(+-
Resumen. Se realizaron diversos ensayos "ualitativos para distinguir los dierentes tipos de e/uilibrios ioni"os, entre ellos las rea""iones a"ido0base, 1edo2, solubilidad y "omple3os, determinando "on ello su "onstante de e/uilibrio.
Palabras claves: Cualitativos, rea""iones, e/uilibrio.
Abstract. 4arious /ualitative assays 5ere perormed to distinguis& dierent types o ioni" e/uilibria, in"luding a"id0base "omple2 rea"tions, redo2, solubility and t&ereby determining its e/uilibrium "onstant.
Keywords: $ualitative rea"tions, e/uilibrium. Introducción. 6l e/uilibrio ioni"o es un tipo espe"ial de e/uilibrio /uimi"o, "ara"terizado por la presen"ia de espe"ies /u#mi"as en solu"i7n solu"i7n a"uosa, a"uosa, las "uales "uales produ" produ"en en iones. 8os dierentes tipos de e/uilibrio /u#mi"o /ue m!s interesa a la $u#mi"a Anal#ti"a son los i7ni"os, es es de"ir, de"ir, a/uellos /ue se estable"en en solu"iones a"uosas y se "ara"terizan por inter"ambiar una determinada
"lase de part#"ulas. 6stos e/uilibrios /u#mi"os sen"illos son'
Equilibrio de oidación reducción: Se "ara"teriza por/ue las espe"ies parti"ipantes inter"ambian ele"trones, el o2idante re"ibe los ele"trones de la espe"ie redu"tora y se redu"e, y el redu"tor "ede los ele"trones al o2idante y se o2ida. 8a o2ida"i7n impli"a un aumento en el n9mero de o2ida"i7n de un elemento o ion, y la redu""i7n una disminu"i7n del n9mero de o2ida"i7n. 6n una rea""i7n :1edo2; la o2ida"i7n y
la redu""i7n o"urren simult!neamente< depende la una de la otra, es de"ir, en una rea""i7n de 72ido=redu""i7n no &ay e2"eso ni dei"ien"ia de ele"trones.
?disolu"i7n a"uosa, en la "ual se en"uentran las espe"ies rea""ionantes. 8a obten"i7n de materia s7lida se produ"e por ee"to de "iertas rea""iones /u#mi"as y se orma en el seno de una disolu"i7n. (
Equilibrio Acido!"ase: Br>nsted y 8o5ry propusieron una deini"i7n /ue estable"e /ue una rea""i7n !"ido0base impli"a transeren"ia de protones . 6l !"ido es una espe"ie ?ion o mol@"ula /ue en una rea""i7n dona un prot7n y orma su base "on3ugada, y la base es la espe"ie ?ion o mol@"ula /ue a"epta el prot7n del !"ido y orma su !"ido "on3ugado.
An)lisis y discusión de resultados. Se realizaron los siguientes ensayos'
Equilibrio de oidación!reducción: A - ml de
NO3 ¿3 Fe ¿
+.+ M, se le
#ormación de $omple%os &etal! 'i(ando: 8a mayor#a de los iones
agrego - gotas de KI +.D M, se present7 un "ambio de "olora"i7n de naran3a a ro3o y un pre"ipitado negro.
met!li"os rea""ionan "on donadores de pares de ele"trones ormando "omple3os o "ompuestos de "oordina"i7n. 8a espe"ie donadora, llamada ligando, debe tener disponible al menos un par de ele"trones no "ompartido para ormar un enla"e "ovalente dativo "on un ion met!li"o. 6l agua, el amonia"o y los iones de &alogenuros son los ligando inorg!ni"os m!s "omunes, de &e"&o mu"&os iones met!li"os e2isten en solu"i7n a"uosa "omo a"uo"omple3os. 6l n9mero de "oordina"i7n de un "ati7n, es el n9mero de enla"es "ovalente /ue tienden a ormar "on los donadores de ele"trones, o sea el n9mero de ligando unidos al ion met!li"o. 8os n9meros de "oordina"i7n m!s "omunes son' dos, "uatro y seis. 8os produ"tos de "oordina"i7n pueden ser espe"ies "on "argas el@"tri"as positivas, neutras o negativas. Equilibrio de solubilidad: es un e/uilibrio &eterog@neo en el /ue se produ"e una ase s7lida ?pre"ipitado /ue "oe2iste "on una ase l#/uida
#i(ura *.solucion
NO3 ¿3 + KI Fe ¿
NO3 ¿3 Fe ¿ +.+ M, se observ7 dos ases una naran3a en la parte superior y otra ro3a en la parte inerior.
Al adi"ionarle (+ gotas de
(
H 2 O + HCl
#i(ura
#i(ura +. ,olución con dos fases.
/. ,olución
Cuando la mez"la estuvo &omog@nea se torn7 naran3a y presento un pre"ipitado blan"o.
8uego se adi"iono D gotas de aOE, se agito y se observ7 un "ambio de "olor de rosado a amarillo, la solu"i7n ue e2ot@rmi"a.
#i(ura -. Precipitado blanco. #i(ura 0. $ambio de color del indicador.
Equilibrio cido!"ase:
#ormación de $omple%os &etal1 'i(ante: NO ¿ A - ml de M se le agrego Fe ¿
A (+ ml de agua destilada se le adi"iono - gotas EC8 FM, a esta solu"i7n se le adi"iono - gotas del indi"ador naran3a de metilo, observando un "ambio de "olor de transparente a rosado, la solu"i7n ue e2ot@rmi"a.
3
3
gotas de HSC M, la solu"i7n "ambio de naran3a a ro3o sangre. NO3 ¿3 + KSCN . #i(ura 2. ,olución Fe ¿
F
Universidad del Atlántico
8uego se agreg7
#i(ura 3. ,olución con precipitado blanco. A - ml de CuSO 4 +.- M se le agrego + gotas de N H 3 , presentando un "ambio de "olora"i7n de azul a azul "laro un po"o denso.
+ gotas de
AgN O 3 +.- M,
de pero
#i(ura 4. ,olución CuSO + N H . 4
se agito y se observ7 /ue no se produ3o ning9n "ambio "olor, si la
3
8uego se adi"iono - gotas de ECl FM, se observ7 un "ambio en la intensidad del "olor, "on un pre"ipitado blan"o, la solu"i7n ue e2ot@rmi"a.
presen"ia de un pre"ipitado blan"o.
#i(ura 5. ,olución con precipitado blanco.
Equilibrio de solubilidad: A - ml de una solu"i7n de BaCl 2 se adi"iono + gotas de AgN O3 +.-M, se observ7 un "ambio en la "olora"i7n de transparente a blan"o, &ubo orma"i7n de pre"ipitado, se agito y se dividi7 en dos por"iones'
D
#i(ura *6. ,olucion
#i(ura *+. &e7cla 8 K S O 2
BaCl 2+ AgN O3
4
Discusion.
. #ormacion de
precipitado.
Equilibrio de oidación!reducción:el NO3 ¿3 Fe ¿ ormando I 2 "omo se muestra en la siguiente rea""i7n'
A la por"i7n se le adi"ione gotas de aCl, se present7 un "ambio en la intensidad del "olor, "on un pre"ipitado blan"o solido e insoluble.
6l KI rea""iona "on el
(%e?GO FF (HI
(%e?GO F( (HGO F I (?s
6n donde los ( iones de I pierden ( ele"trones produ"iendo I 2 y el ani7n 3
+¿
F e 2
¿
+¿ ¿
F e
gana un ele"tr7n produ"iendo
.
Equilibrio cido!"ase: 6n esta solu"i7n se tiene un a"ido uerte y una base uerte en agua, esto /uiere de"ir /ue los "ompuestos est!n "asi "ompletamente diso"iados en sus iones.
#i(ura **. ,olución con precipitado blanco. A la por"i7n ( se adi"iono + gotas de K 2 S O4 , presento intensidad de "olor, se torn7 m!s blan"a, presen"ia de pre"ipitado blan"o.
−¿ ¿ +¿+ C l(ac ) ¿
HC l ( ac ) → H
−¿ +¿+ O H (¿ac ) ¿
NaO H (ac ) → Na(ac )
Al prin"ipio se tiene el ECl diso"iado en agua, al ag®ar el indi"ador se -
Universidad del Atlántico
"laramente "omo "ambia el "olor de la solu"i7n ?rosado, se agrega aOE a esta solu"i7n &asta observar nuevamente el "ambio de "olor ?amarillo. 6l "olor amarillo indi"a un pE de la solu"i7n de apro2imadamente D,D osea /ue la base intenta neutralizar el a"ido ormando par"ialmente aCl y H 2 O .
el otro produ"to de la rea""ion es amonio ( N H 4 ) .
Equilibrio de solubilidad: 6n la por"i7n al disolver la solu"i7n en aCl se ve un pre"ipitado blan"o /ue seg9n la e"ua"i7n debe "orresponder al BaCl 2 /ue es insoluble y la solu"i7n resultante debe NO ¿3 "ontener el a"uoso. Na ¿
#ormación de $omple%os &etal1 'i(ante: Porción A:
6n la por"i7n ( a la solu"i7n se le agrego K 2 SO4 lo "ual &izo /ue la solu"i7n tomara un "olor blan"o, en esta solu"i7n se pueden ver /ue el "olor blan"o viene dado por unos pe/ueos grumos, obviamente de ese "olor. 6sto debe ser el Ba SO 4 disuelto en la solu"i7n.
N O3 ¿3 para Fe ¿ ormar el "omple3o de &ierro
Se agrega KSCN en Fe ( SCN ¿3 )
¿
y KN O 3 , luego se
agrega el AgN O3 para ormar el "omple3o de plata ( Ag ( SCN )) y N O 3 ¿3 nuevamente , se &a"e de esta Fe ¿ orma bus"ando ormar los "omple3os met!li"os y el ( Ag ( SCN )) se pre"ipita al ormarse enn e2"eso.
Pre(untas. *. 6s"riba las e"ua"iones i7ni"as de las rea""iones /ue su"eden en "ada uno de los "uatro pro"edimientos y e2prese las "onstantes de e/uilibrio.
Porción ": Se agrega amonia"o N H 3 en e2"eso a la solu"ion de sulato de "obre ? CuS O4 ¿ para ormar el CuNH ¿ "omple3o de "obre , luego se
Equilibrio de oidación!reducción: (%e?GO FF (HI F
¿ ¿
(%e?GO F( (HGO F I(?s
(%e )?GO F0 (H (I
F
0
(%e (I
le agrego el a"ido "lor&#dri"o ?ECl el "ual rea""iona "on el "omple3o de "obre y &a"e pre"ipitar el "obre en orma de "loruro de "obre ( CuC l2) , )
0
(
(%e D?GO F0 (H (?GO F0 I (?s
(
(%e I(?s
CuSO D DGE F
Fe
¿
Cu?GE F D I (ECl
Fe
¿
N H 4 ¿
2
−¿ ¿
I
¿
2
+¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ K =¿
3
Cu?GE FD SO D CuCl ( I FGE D
3
3
HCl ¿ Cu ¿ ¿
¿
[CuCl ]¿ K =¿ 2
Equilibrio cido!"ase: I
0
I
I
0
0
I
E I Cl I Ga I OE
0
I
I
0
Cl I Ga
E I OE
I
Equilibrio de solubilidad:
0
E OE ?a"A I Ga Cl ?a"A
E Cl ?a"A I Ga OE ?a"A I
0
0
I
GaCl I E I OE
BaCl ( I (AgGO F
0
Ba ¿
¿
GaCl
2
AgN O3 ¿
E(O
[ BaCl ] ¿ 2
2
AgCl ¿ ¿
+¿¿
¿ K =¿
H
¿ −¿
(AgCl I Ba?GO F (
¿
Porción *:
O H K w=¿
Ba?GO F ( I (GaCl
#ormación de $omple%os &etal1 'i(ante:
(I
%e?SCG F FAgGO F
Ba
0
BaCl ( I (?GO FA I (Ga
I
BaCl (
+¿ ¿
¿
Cl
2
−¿ ¿
¿ [ BaCl ] K = ¿ 2
3
3
0
0
Ba
¿ ¿
I (Cl 2
AgN O 3 ¿ Fe ¿ ¿ AgSCN ¿
(I
%e?SCG F I FHGO F FAgSCG %e?GO FF
Fe ¿
¿
I
Ba I ?GO FA( I (Ga I (Cl
Porción A: %e?GO FF I FHSCG
0
BaCl ( I (Ga?GO F
Porción +:
¿
Ba?GO F ( I H (SO D
K =¿
Ba
Porción ":
(I
I ?GO F (
(I
Ba
K
0
SOD
0
I
BaSO D I (HGO F
I (H I SO D
0
BaSOD
BaSO D
I (H
I
I (?GO F
0
Universidad del Atlántico
•
+¿
2
Ba
¿
¿ −¿
¿
SO4
¿
K =
[ BaSO ] ¿ 4
•
+. Cu!ndo se agrega' %e ?O FF +.++M en el pro"edimiento < gotas de aOE en el pro"edimiento (< AgOF +.+ M en el pro"edimiento Fa< gotas de ECl en el Fb< gotas de aCl en el Da y gotas de H (SOD en el Db, se produ"en perturba"iones a los e/uilibrios estable"idos. 62pli/ue a /u@ se deben estas perturba"iones y &a"ia d7nde se desplaza el e/uilibrio en "ada "aso.
Sabemos /ue en una rea""i7n o2ido0redu""ion se da la tranere"ia de ele"trones entre los "ompuestos parti"ipantes "ambiando asi su estado de o2ida"i7n durante el pro"eso. 8a "ara"ter#sti"a para /ue una sustan"ia sea "onsiderada a"ida, esta ligada a la "apa"idad /ue esta tiene para donar iones
+¿
•
6stas perturba"iones se deben posiblemente al "ambio de "on"entra"i7n de los rea"tivos provo"ando /ue los produ"tos bus/uen el e/uilibeio por el prin"ipio de 8e C&atelier, el "ual estable"e /ue el e/uilibrio /u#mi"o siempre se desplaza &a"ia la dire""i7n /ue tiende a aliviar el ee"to de un "ambio apli"ado. 6l e/uilibrio se desplazar! en la dire""i7n de orma"i7n de los produ"tos, para "onsumir el rea"tante adi"ionado.
•
de H ¿ en una disolu"i7n. Cuando se presenta un pre"ipitado podemos observar /ue se presentan dos ases en la disolu"i7n lo /ue nos lleva a rela"ionarlas "on los e/uilibrios &eterog@neos. 8o mas notable de los iones "omple3o es su solubilidad y su estabilidad, esto &a"e /ue su orma"i7n sea por tandas y siempre aadiendo un ligando.
Referencias. Cai"edo Medina, Cristobal.Gu#a de laboratorio de /u#mi"a anal#ti"a, pr!"ti"as de do"en"ia para el programa de ingenier#a /u#mi"a. %ebrero (+D.
$onclusiones.
L
